(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111657103.1 (22)申请日 2021.12.31 (71)申请人 杭州宏安四维科技有限公司 地址 310056 浙江省杭州市滨江区长河街 道长河路475号2幢13层1312室 （自主 申报） (72)发明人 王挺　韩亚飞　葛培　 (74)专利代理 机构 杭州派肯 专利代理有限公司 33414 专利代理师 郭薇 (51)Int.Cl. G06T 17/10(2006.01) G06T 19/20(2011.01) G06V 20/40(2022.01) G06V 10/25(2022.01)G06V 10/44(2022.01) G06V 10/764(2022.01) G06K 9/62(2022.01) (54)发明名称 一种水利工程大坝模拟三维模型的生成方 法 (57)摘要 本发明涉及一种水利工程大坝模拟三维模 型的生成方法， 配置水利工程大坝数据库， 对水 利工程大坝进行若干角度和若干高度的拍摄， 处 理拍摄的视频帧或图像； 建立界面； 基于处理结 果提取水利工程大坝数据库内容， 建模， 对建模 后的三维模型优化处理； 渲染， 生成模拟三维模 型。 本发明对于水利大坝的三维建模 可以大幅降 低实地走访频次， 采用现下成熟的高空摄像技术 采集大坝的实地图像或视频， 通过对图像的处理 即可基本落实水利大坝的材质和轮廓， 并基于材 质和轮廓与大数据配合， 从大数据中截取有效数 据、 利用模型组件进行水利大坝的拼装， 并最终 实现三维模型的建立， 修整 率低， 人工成本低， 模 型生成效率高， 有利于快速推进对 水利工程的综 合管理作业。 权利要求书2页 说明书6页 附图1页 CN 114445581 A 2022.05.06 CN 114445581 A 1.一种水利工程大坝模拟三维模型的生成方法， 其特 征在于： 所述方法包括以下步骤： 步骤1： 配置水利工程大坝数据库； 步骤2： 对水利工程大坝进行若干角度和若干高度的拍摄， 并对拍摄的视频帧或图像进 行处理； 步骤3： 建立界面； 基于处 理的结果， 提取 水利工程大坝数据库中的内容； 步骤4： 基于提取的内容和图像处 理结果进行建模； 步骤5： 对建模后的三维模型进行优化处 理； 步骤6： 渲染， 生成模拟三维模型。 2.根据权利要求1所述的一种水利工程大坝模拟三维模型的生成方法， 其特征在于： 所 述步骤1中， 水利工程大坝数据库包括对应大坝类型的若干特征、 对应大坝类型的模块组 件； 所述大坝类型包括重力坝、 拱坝、 土石坝、 支墩坝和堆石坝。 3.根据权利要求2所述的一种水利工程大坝模拟三维模型的生成方法， 其特征在于： 所 述特征包括对应大坝类型 的材质特征和轮廓特征， 所述轮廓特征包括主坝特征点、 副坝特 征点、 防浪墙特征点、 开水闸特征点及泄水闸特征点， 所述模块组件为对应大坝类型的主 坝、 副坝、 防浪墙、 开水闸及泄水闸。 4.根据权利要求1所述的一种水利工程大坝模拟三维模型的生成方法， 其特征在于： 所 述步骤2包括以下步骤： 步骤2.1： 对水利工程大坝进行若干角度和若干高度的拍摄； 步骤2.2： 获取分别对应大坝的正面、 背面、 侧面的若干视频帧或图像及同时对应大坝 的正面、 背面、 侧面的若干 视频帧或图像； 步骤2.3： 基于所述视频帧或图像， 获取 大坝的最小外 接长方体； 步骤2.4： 基于步骤2.2的若干视频帧或图像， 去除可见偏离物并记录， 获取大坝的轮廓 特征； 步骤2.5： 基于步骤2.1得到的任一视频帧或图像， 获得 大坝的材质特 征； 步骤2.6： 以大坝的轮廓特 征和大坝的材质特 征作为视频帧或图像的处 理结果。 5.根据权利要求4所述的一种水利工程大坝模拟三维模型的生成方法， 其特征在于： 所 述步骤2.4中， 所述可 见偏离物包括与大坝的轮廓存在重 叠的植物、 船只。 6.根据权利要求4所述的一种水利工程大坝模拟三维模型的生成方法， 其特征在于： 所 述步骤2.4中， 若轮廓中存在任一 位置为非闭合， 则进行以下步骤： 步骤2.4.1： 获取 未闭合的位置及其两侧对应的轮廓线段； 步骤2.4.2： 分别采集两个 轮廓线段中的任意 三点， A、 B、 C； 步骤2.4.3： 若两组A、 B、 C的点都处于一条直线上， 则将未闭合的位置直接以直线补全， 进行步骤2.4.5， 否则进行 下一步； 步骤2.4.4： 对于A、 B、 C的点不处于同一条直线上的轮廓线段， 连接未闭合的位置， 重新 获取若干组三点A ’、 B’、 C’， 以A’和B’的中点作为起点， B ’和C’的中点作为终点， 以B ’作为二 次贝塞尔曲线的控制点， 将起点、 控制点、 终点顺次连接成一条二次贝塞尔曲线； 直至轮廓 线段平滑； 步骤2.4.5： 获取步骤2.2中所有角度的大坝的视频帧或图像进行比对， 若成立， 则进行 步骤2.5， 否则， 返回步骤2.4.1。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114445581 A 27.根据权利要求4所述的一种水利工程大坝模拟三维模型的生成方法， 其特征在于： 所 述步骤2.4中， 若存在任一封闭轮廓， 面积小于预设值且在步骤2.2的至少一视频帧或图像 中为孤点， 则去除并记录 。 8.根据权利要求4所述的一种水利工程大坝模拟三维模型的生成方法， 其特征在于： 所 述步骤2.5包括以下步骤： 步骤2.5.1： 对步骤2.1得到的任一视频帧或图像获取C MYK向量值； 步骤2.5.2： 对步骤2.1得到的任一视频帧或图像截取感兴趣区域， 放大， 获得预设像素 的图像； 步骤2.5.3： 将步骤2.5.2的图像和若干材质特征对应的图像以分类器进行处理， 得到 步骤2.5.3的图像与不同材质特 征间的置信度结果， 记为 Q1； 步骤2.5.4： 将步骤2.5.1的CMYK向量值和若干材质特征对应的图像的CMYK值以分类器 进行处理， 得到步骤2.5.1的C MYK向量值与不同材质特 征间的置信度结果， 记为 Q2； 步骤2.5.5： 使用交并比作 为衡量指标， 取Q1和Q2中重合度最 高的材质为大坝的材质特 征。 9.根据权利要求4所述的一种水利工程大坝模拟三维模型的生成方法， 其特征在于： 所 述步骤3中， 建立界面， 基于处理后得到的大坝的材质特征及大坝的轮廓特征， 对水利工程 大坝数据库中对应当前材质的大坝类型进行比对， 缩小搜索范围， 在缩小的搜索范围内对 大坝的轮廓特 征对应的大坝类型进行提取； 所述步骤4中， 基于提取的内容和图像处理结果进行建模， 以最小外接长方体为限定范 围， 在范围内 以大坝类型对应的模块组件进行模块化建模， 所述模块化建模包括对模块组 件的缩放、 移动和拼接 。 10.根据权利要求1所述的一种水利工程大坝模拟三维模型的生成方法， 其特征在于： 所述步骤5或6中， 基于拍摄的视频帧或图像， 重建环境要素， 所述环境要素包括船只、 植物。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114445581 A 3